מים נט פורטל מקצועי למים.
לפי דבריהם של חוקרים מאוניברסיטת המדינה של פנסילבניה, שיטת התפלה חדשה מסוגלת להרחיק מלחים מתוך המים בעזרת אנרגיה פחותה מזו הנדרשת בשיטות אחרות. "מבחינה כלל עולמית, קיימת נגישות פוחתת והולכת למי שתיה טריים", אומר החוקר הראשי. "יותר ויותר מקורות מים המשמשים את האנושות הולכים וניזוקים, הן בשל מליחות גואה והן בשל נוכחותם של מזהמים אחרים, והתוצאה של כך היא הצורך להתבסס על מקורות מים שאינם מיטביים."
פרסום
על מנת להיאבק במצב, החוקרים פיתחו שיטת התפלה חדשה המכונה בשם 'הרחקת יונים בעזרת אלקטרודת סוללה' (battery electrode deionization, BDI). שיטה זו משפרת את השיטה הרגילה המקובלת היום להתפלה – CDI (capacitive deionization) – על ידי השמטת שלב ההתחדשות ותוך הפחתת המתח החשמלי הנדרש לשם השלמת התהליך. השיטה הרגילה (CDI) מתפילה מים על ידי הפרדת היונים שבמים. תא CDI טיפוסי מורכב משתי אלקטרודות המחוברות לקצותיה הנגדיים של תעלת זרימה. האלקטרודות לוכדות את יוני המלח באמצעות המרות חשמליות המתרחשות כאשר זרם חשמלי מופעל בתא. בשלב הבא, התא מתחדש על ידי שחרור יוני המלח במחזור שני על ידי החלפת כיוון הזרם המופעל. מאחר ובשיטה זו אין צורך בקרומיות סינון והיא בעלת דרישות אנרגיה נמוכות מאשר בשיטות אחרות, היא הופכת לשיטה תחרותית עבור ההרחקה של מלח מתוך מים. הבעיה בשיטה זו נעוצה בעובדה שהיא מוגבלת בשל ספיחת מלח בכמות קטנה כאשר משתמשים במתח החשמלי הטיפוסי של 1.2 וולטים.
הגברת המתח המופעל אכן משפרת את ספיחת המלח, אולם היא גם מגבירה את הסיכוי לקבלת תגובות צד בלתי רצויות המבזבזות אנרגיה מיותרת, תוך אפשרות לאיכול קבוע של האלקטרודה. במערכת החדשה שפיתחו החוקרים נעשה שימוש בתא זרימה שיוצר במיוחד ואשר מורכב משתי תעלות. התעלות מופרדות על די קרומית ושתי אלקטרודות זהות נמצאות בכל אחד מהקצוות. על מנת לבחון את יעילות התא, צוות החוקרים הזין את התעלה בתמיסת מלח בקצב זרימה מוגדר תוך הפעלת זרם חשמלי קבוע. החוקרים מדדו מספר צפיפויות זרם, זאת כתלות במספר הקרומיות שבכל ערימה. החוקרים הפכו בשלב הבא את זרימת מתח התא כאשר הזרם הגיע לרמה מזערית של מינוס 0.6 וולטים או לרמה מרבית של פלוס 0.6 וולטים. צוות המחקר גילה כי המערכת החדשה הרחיקה ביעילות את המלח ברמות הדומות לאלו המתקיימות בשיטה הקודמת (CDI), תוך שימוש במתח נמוך של 0.6 וולטים בלבד. יתרה מכך, הזרם הנמוך שהופעל והחומרים שבהם נעשה שימוש סייעו למנוע תגובות לוואי בלתי רצויות, תוך השגת ביצועי התפלה טובים יותר תוך וניצול של כמות אנרגיה קטנה יותר.
מאחר והחוקרים יצרו בו זמנית מים מותפלים ומים מרוכזים בשתי תעלות נפרדות, המערכת גם עוקפת את הגישה הדו-מחזורית, כך שאין יותר צורך בשלב ההתחדשות של התא. בנוסף, החוקרים מצאו כי הוספת קרומיות בין האלקטרודות הפחיתה את צריכת האנרגיה אפילו יותר. "חוקרים רבים דנים באפשרות ללכוד אנרגיה מתוך מחזור ה-CDI השני, אולם האפשרות הזו קשה מאוד עד כדי בלתי מעשית," אומר החוקר. "המערכת שלנו נמנעת משלב ההתחדשות השני הזה פשוט על ידי החלפת הזרם הלוכד באמצעות שינוי כיוון הזרם החשמלי המופעל. שלב זה מאוד פשוט, והוא מחייב שימוש באנרגיה מועטה."
למרות שתצורת הזרם אינה מתאימה להתפלה של מים מליחים במיוחד, כגון מי ים, התוצאות מראות כי השיטה החדשה תוכל להיות יעילה בתור שיטה מעוטת אנרגיה עבור מים מליחים ברמה נמוכה, כגון מי-תהום, או עבור ההתפלה המקדימה של מים טרם כניסתם למתקני טיפול. החוקרים מתכוונים כעת לשפר את המערכת ולהפוך אותה למתאימה יותר לקנה מידה גדול. ממצאי המחקר פורסמו זה מכבר בכתב העת המדעי Environmental Science & Technology Letters.
פרסום
מערכת ההתפלה החדשה המורכבת משתי תעלות ושתי אלקטרודות זהות המייצרת שני זרמים: מים מרוכזים ומים מותפלים.
תרגום מאת ד"ר נחמני משה] אתר הידען
